Das Kopernikus-Projekt SynErgie

Mit den Kopernikus-Projekten startet das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) die bisher größte Forschungsinitiative zur Energiewende. Innerhalb einer Laufzeit von zehn Jahren werden technologische und wirtschaftliche Lösungen in den vier Schlüsselbereichen neue Netzstrukturen, Power-to-X, Industrieprozesse und Systemintegration entwickelt. Insgesamt stehen hierfür 400 Mio. Euro bereit.

Die Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft mbH (FfE GmbH) beschäftigt sich im Projekt SynErgie mit der Flexibilisierung von Industrieprozessen. Das Projekt hat zum Ziel in Einklang mit rechtlichen und sozialen Aspekten, alle technischen und marktseitigen Voraussetzungen zu schaffen, um den Energiebedarf der deutschen Industrie maßgeblich mit dem volatilen Energieangebot zu synchronisieren.

SynErgie trägt damit zur gesellschaftlich akzeptierten sowie kosteneffizienten Realisierung der Energiewende auf Basis Erneuerbarer Energien bei. Die erzielten Erkenntnisse bilden zudem die Grundlage für Deutschland, sich zum internationalen Leitanbieter für flexible Industrieprozesse und Technologien zu entwickeln.

 

 

Die Themenfelder des Projektes SynErgie sind:

  • Industriebranchen – Schlüsselproduktionsprozesse
  • Produktionsinfrastruktur
  • IKT
  • Markt- und Stromsystem
  • Potenzialanalyse und systemische Betrachtung
  • Energieflexible Modellregion

Konkret wird die FfE GmbH in Zusammenarbeit mit weiteren Forschungsinstituten und Branchenvertretern innerhalb eines Jahres eine Methodik zur Potenzialerhebung von Möglichkeiten zur Lastflexibilisierung entwickeln.

Der Fokus liegt zunächst auf folgenden Branchen der Grundstoffindustrie – Chemie, Feuerfest, Glas, Stahl und Zement. Ziel ist es jedoch, dass die entwickelte Methodik auch für die Erhebung von Flexibilitätspotenzialen in anderen Branchen und für Querschnittstechnologien angewendet werden kann.

Gemeinsam mit Branchenvertretern der Grundstoffindustrie wurden bereits typische Prozesse der einzelnen Branchen identifiziert. Über die Definition von Referenzprozessen für Chlor-Alkali-Elektrolyse, Rohstoffschmelzanlage, Behälterglasherstellung, Elektrolichtbogenofen sowie Roh- und Zementmahlung werden die Potenziale zur Lastflexibilisierung zunächst auf Prozessebene bestimmt.

In einem nächsten Schritt soll die Methodik ermöglichen, diese Potenziale über geeignete Kennzahlen auf Deutschland hochzurechnen. Inwiefern dies für die gewählten Referenzprozesse umgesetzt wird, wird im Verlauf des Projektes geprüft. Zusätzlich werden auch zukünftige Potenziale durch technische Eingriffe bzw. Veränderungen an Prozessen – sogenannte Flexibilitätsperspektiven – untersucht. Hierzu zählen vorrangig die Hybridisierung und Elektrifizierung von Prozessen sowie weitere Maßnahmen, die einen flexibleren Betrieb der Anlagen ermöglichen.

Projektfolie final

Abbildung: Projektinhalte der FfE GmbH in AP V.6.

 

Gesamtprojekttreffen in Darmstadt

Abbildung: Gesamtprojekt-Treffen am 12.10.2017 in Darmstadt (Quelle: SynErgie Koordinierungsstelle)

 

Erfolgreicher Abschluss der ersten Projektphase im Kopernikus-Projekt SynErgie

Für die FfE GmbH ist die erste Projektphase nun erfolgreich abgeschlossen. Im Rahmen des Projektes SynErgie entwickelte die FfE GmbH in Zusammenarbeit mit weiteren Forschungsinstituten und Branchenvertretern eine Methodik zur Erhebung von Flexibilitätspotenzialen. Der Fokus lag zunächst auf folgenden Branchen der Grundstoffindustrie – Chemie, Feuerfest, Glas, Stahl und Zement. Gemeinsam mit Branchenvertretern wurden typische Prozesse der einzelnen Branchen identifiziert. Für Chlor-Alkali-Elektrolyse, Rohstoffschmelzanlage, Behälterglasherstellung, Elektrolichtbogenofen sowie Roh- und Zementmahlung wurden die Potenziale zur Lastflexibilisierung zunächst auf Prozessebene bestimmt.

Im Fokus stand dabei die Entwicklung eines Fragebogens zur Erhebung der Flexibilitätspotenziale und Identifikation bestehender Hemmnisse. Um die Hürden bei der Umsetzung näher zu analysieren, wurden zusätzlich vor-Ort-Termine bei Unternehmen durchgeführt.

Es zeigte sich, dass die Prozesse der Grundstoffindustrie aufgrund ihrer vergleichsweise hohen Anschlussleistungen prinzipiell gut für den Einsatz zur Lastflexibilisierung geeignet sind. Allerdings ist die Auslastung in diesen Branchen besonders hoch, d.h. die Produktion läuft, mit Ausnahme notwendiger Wartungsintervalle, nahezu das gesamte Jahr über durch. Daher bleibt für Flexibilität oft wenig Spielraum. Die besondere Herausforderung besteht darin, eine Reduktion der Produktion aufgrund einer zeitweiligen Lastreduktion wieder auszugleichen, um einen Produktionsausfall zu vermeiden. Zusätzlich schränkt die hohe Auslastung die Möglichkeiten zur Lasterhöhung ein, da die Anlagen meist bereits nahezu bei Volllast betrieben werden. Nichtsdestotrotz könnten die betrachteten Branchen zukünftig einen wichtigen Beitrag zur Flexibilität leisten.

Ein erster Schritt in diese Richtung wurde im Projektverlauf bereits durch die Untersuchung zukünftiger Potenziale durch technische Eingriffe bzw. Veränderungen an Prozessen – sogenannte Flexibilitätsperspektiven – unternommen. Hierzu zählen vorrangig die Hybridisierung und Elektrifizierung von Prozessen sowie weitere Maßnahmen, die einen flexibleren Betrieb der Anlagen ermöglichen.
Darüber hinaus beteiligte sich die FfE GmbH an der Entwicklung von Anforderungsprofilen. Diese beschreiben charakteristische energiewirtschaftliche Situationen für die Bereitstellung von Flexibilität:

  • Das Profil „Kurzfristige Anpassung der Last“ wurde in Anlehnung an die Minutenreserve definiert. Es beschreibt kurzfristige Lastreduktionen oder erhöhungen, welche zum Ausgleich kurzfristiger Schwankungen von Erzeugung und Verbrauch notwendig sind.
  • Das Profil „Anpassung der Last über mehrere Stunden“ umfasst Strompreisschwankungen aufgrund der fluktuierenden Einspeisung aus Photovoltaik und Windenergie im Tagesverlauf. Durch eine Anpassung des Verbrauchs, können so die Kosten für den Strombezug reduziert werden.
  • Die „Dunkelflaute“ erfordert eine Reduktion der Last über mehrere Tage. Im Winter können durch die schwächere Sonneneinstrahlung und mehrere aufeinanderfolgende windstille und bewölkte Tage sehr ungünstige Situationen für die Erzeugung aus Erneuerbaren Energien und damit extreme Preisspitzen auftreten. Durch eine Lastreduktion in diesem Zeitraum und den Wiederverkauf des bereits kontrahierten Strombezugs, können erhebliche Erlöse generiert werden.

Steckbriefe und exemplarische Auswertungen zu den Anforderungsprofilen finden Sie im Downloadbereich. Die Veröffentlichung des Berichts ist für Januar 2018 geplant.

 

Start in Phase 2 des Kopernikus-Projektes SynErgie

In der zweiten Projektphase (Laufzeit bis 08/2019) werden die Ergebnisse der Flexibilitätspotenziale durch die Zusammenarbeit mit je einem Industriebetrieb der fünf Branchen vertieft. Darüber hinaus beteiligt sich die FfE GmbH in der zweiten Phase an der energiewirtschaftlichen Charakterisierung der Pilotregion Augsburg. Mit Hilfe des FfE-Regionenmodells (FREM) werden typische Erzeugungs- und Verbrauchscharakteristiken der Pilotregion Augsburg erstellt, die als Grundlage für die Analyse der Integration industrieller Flexibilität dienen. Anschließend wird untersucht, inwiefern sich die Pilotregion Augsburg von anderen Regionen in Deutschland aus energiewirtschaftlicher Sicht unterscheidet und welche Bedeutung dies für die Übertragbarkeit der Ergebnisse hat.

Studie "Flexibilitätsoptionen in der Grundstoffindustrie – Methodik, Potenziale, Hemmnisse" erschienen

Wie bereits berichtet, hat die FfE GmbH die erste Phase des Kopernikus-Projektes SynErgie erfolgreich abgeschlossen. In Zusammenarbeit mit weiteren Forschungsinstituten und Branchenvertretern wurde eine umfassende Studie „Flexibilitätsoptionen in der Grundstoffindustrie – Methodik, Potenziale, Hemmnisse“ erarbeitet. Diese steht Ihnen nun im Downloadbereich zur Verfügung.

Weitere Informationen:

 

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